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A general approach for the design of covalent protein proximity inducers

Description du projet

Comprendre les processus cellulaires et le potentiel thérapeutique des protéines

La biologie chimique a progressé au cours des dernières décennies, ce qui a permis de mettre au point des inhibiteurs efficaces pour les principales protéines cibles des médicaments, en particulier les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Cependant, la recherche s’est concentrée sur l’inhibition. Il est également important d’explorer le potentiel des petites molécules pour activer les enzymes, altérer les modifications post-traductionnelles (PTM pour «post-translational modifications») ou contrôler l’état oligomérique des protéines. Le projet CovProximity, financé par le CER, vise à exploiter les petites molécules pour étendre les perturbations biochimiques et les PTM dans les cellules, afin de mieux comprendre les processus cellulaires et leur potentiel thérapeutique. S’appuyant sur la chimie de libération dirigée de ligand lié de façon covalente (CoLDR pour «covalent ligand-directed release»), le projet développera des sondes basées sur la CoLDR pour différentes cibles protéiques, favorisant la perturbation sélective de nouveaux substrats et l’homodimérisation, et facilitant la modification des cibles in vitro et dans les cellules.

Objectif

Chemical biology has made remarkable strides over recent decades, producing potent and selective inhibitors for many proteins, including essential drug targets. Despite these achievements, however, inhibition has been the primary mode of perturbation (GPCRs notwithstanding), whereas many biological processes are controlled through a rich spectrum of biochemical perturbations. What if a small molecule could activate an enzyme? Install or remove a post-translational modification (PTM)? Or control its oligomeric state?

The overarching goal of this proposal is to dramatically increase the scope and breadth of perturbations and PTMs one can induce in cells using small molecules. Accomplishing this will have tremendous impact on the ability to investigate numerous cellular processes and holds massive therapeutic potential.
To achieve this goal, we will build on our recently developed Covalent Ligand-Directed Release (CoLDR) chemistry, which allows to
tag proteins covalently while preserving their function. Our research will develop:

1. a general method to create CoLDR-based probes against a panel of targets, that would enable us to harness their activity for
selective perturbation of new, non-endogenous, substrates.
2. homo-dimeric CoLDR probes to induce selective dimerization of targets. This will allow us to selectively activate targets such as
kinases in cells. We will also design protein polymerizers, by tethering obligatory homodimers.
3. chimeric proximity inducers that would selectively modify new targets in vitro and in cells.

Our group’s experience in covalent chemical biology, proteolysis-targeting chimeras, and the development of the CoLDR platform,
makes us uniquely positioned to create the next generation of covalent proximity inducers.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

WEIZMANN INSTITUTE OF SCIENCE
Contribution nette de l'UE
€ 1 998 744,00
Coût total
€ 1 998 744,00

Bénéficiaires (1)